全向天线及辐射角度切换方法与流程

文档序号:15974825发布日期:2018-11-16 23:44阅读:764来源:国知局
本申请涉及天线
技术领域
,尤其涉及一种全向天线及辐射角度切换方法。
背景技术
随着智能天线技术的发展,越来越多的智能天线应用到了日常生活的无线通信中。智能天线对空间中的不同方向具有不同的辐射或接收能力,这就是天线的方向性。根据方向性的不同,天线分为定向天线和全向天线两种。定向天线的后面罩有一个碗状的反射面,该反射面会将天线发出的射向后面的信号反射到前面,加强前面信号的强度,最终使得天线发出的信号只能向前面传递,这在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,也就是平常所说的有方向性。全向天线,会向四面八方辐射信号,前后左右都可以接收到信号,这在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,也就是平常所说的无方向性。现有全向天线可以满足需要水平面全向覆盖的通信需求,但全向天线在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,使得其在垂直平面上的覆盖范围受限。技术实现要素:本申请的多个方面提供一种全向天线及辐射角度切换方法,用以增大其在垂直平面上的覆盖范围。一种全向天线,其特征在于,包括:馈电电路和天线体;其中,所述天线体包括:接地板、在所述接地板上方间隔设置的至少两个天线阵子以及所述至少两个天线阵子的馈电线,所述接地板与所述接地板上方第一个天线阵子之间以及相邻天线阵子之间设有支撑介质;所述馈电电路包括:具有至少两个输出端的功率平分电路和至少两个选通电路;其中,每个输出端通过一个选通电路与一个天线阵子的馈电线连接,以在选通电路被选通时向连接的天线阵子馈电;其中,当被馈电的天线阵子的数量或组合不同时,所述全向天线在垂直平面上产生不同的辐射仰角。本申请实施例还提供一种辐射角度切换方法,包括:上述全向天线;该方法包括:确定垂直平面上的信号覆盖需求;根据天线阵子组合与辐射仰角之间的映射关系,确定满足所述信号覆盖需求的目标天线阵子组合;控制所述馈电电路中与所述目标天线阵子组合中的天线阵子连接的选通电路导通,以控制所述目标天线阵子组合在所述垂直平面上产生相应的辐射仰角。在本申请实施例中,全向天线由天线体和馈电电路构成,其中,天线体包括接地板、在该接地板上方间隔设置的至少两个天线阵子及其馈电线,且接地板与其上方的第一个天线阵子以及相邻的天线阵子之间设置有支撑介质;馈电电路的至少两个选通电路与至少两个天线阵子分别相连。这样,控制馈电电路中至少两个选通电路的导通状态,可实现对不同的天线阵子或其组合进行馈电,当被馈电的天线阵子或其组合不同时,全向天线可在垂直平面上产生不同的辐射仰角,进而可满足全向天线垂直平面上的不同信号覆盖需求,从而增大全向天线在垂直平面上的覆盖范围。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:图1为本申请一示例性实施例提供的一种天线体的结构示意图;图2为本申请一示例性实施例提供的一种卡扣的结构示意图;图3为本申请一示例性实施例提供的一种馈电电路的结构示意图;图4为本申请一示例性实施例提供的一种天线阵子的俯视图的结构示意图;图5为本申请一示例性实施例提供的一种天线阵子的仰视图的结构示意图;图6为本申请一示例性实施例提供的一种支撑介质的仰视图的结构示意图;图7为本申请一示例性实施例提供的一种全向天线的正视图的结构示意图;图8为本申请一示例性实施例提供的一种全向天线的仰角为60°时的垂直平面上的辐射图;图9为本申请一示例性实施例提供的一种全向天线的仰角为30°时的垂直平面上的辐射图;图10为本申请一示例性实施例提供的一种全向天线的仰角为0°时的垂直平面上的辐射图;图11为本申请一示例性实施例提供的一种全向天线的端口驻波比随频率变化的分布图;图12为本申请一示例性实施例提供的一种mimo天线系统的结构示意图;图13为本申请一实施例提供的一种辐射角度切换方法的流程示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。针对现有全向天线在垂直平面上覆盖范围受限的问题,在本申请一些实施例中,提供一种全向天线,其基本原理是:全向天线由天线体和馈电电路构成,其中,天线体包括接地板、在该接地板上方间隔设置的至少两个天线阵子及其馈电线,且接地板与其上方的第一个天线阵子以及相邻的天线阵子之间设置有支撑介质;馈电电路的至少两个选通电路与至少两个天线阵子分别相连。这样,控制馈电电路中至少两个选通电路的选通状态,可实现对不同的天线阵子或其组合进行馈电。当被馈电的天线阵子或其组合不同时,全向天线可在垂直平面上产生不同的辐射仰角,进而可满足全向天线垂直平面上的不同信号覆盖需求,从而增大全向天线在垂直平面上的覆盖范围。以下结合附图,详细说明本申请各实施例提供的技术方案。应注意到:相同的标号在下面的附图中表示同一物体,因此,一旦某一物体在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。本申请一实施例提供的一种全向天线,包括:馈电电路和天线体。其中,图1为本申请一实施例提供的一种天线体的立体结构示意图。如图1所示,天线体s10包括:接地板1、在接地板1上方间隔设置的至少两个天线阵子2以及至少两个天线阵子2的馈电线3,且接地板1与接地板1上方第一个天线阵子2a之间以及相邻天线阵子之间设有支撑介质4,例如天线阵子2a和2b之间设置有支撑介质4。可选地,接地板1与支撑介质4以及天线阵子2与支撑介质4的连接方式可采用胶连接,也可采用如图2所示的卡扣5连接,但不限于此。图3为本申请一实施例提供的一种馈电电路的结构示意图。如图3所示,馈电电路s11包括:具有至少两个输出端的功率平分电路u1和至少两个选通电路k;其中功率平分电路u1的每个输出端通过一个选通电路与一个天线阵子的馈电线连接,以在对应连接的选通电路被选通时向连接的天线阵子馈电。例如,图3中所示的功率平分电路的输出端p2通过至少两个选通电路k中的选通电路k2和图1中所示的至少两个天线阵子中的天线阵子2a的馈电线连接,则在选通电路k2被选通时可向天线阵子2a馈电。当被馈电的天线阵子的数量或组合不同时,全向天线在垂直平面上产生不同的辐射仰角。例如,若至少两个天线阵子的数量为3个时,将3个天线阵子分别定义为天线阵子x、天线阵子y和天线阵子z,可以被馈电的天线阵子的数量可以为1个、2个或3个,被馈电的天线的数量不同时,全向天线在垂直平面上产生不同的辐射角。当被馈电的天线阵子的数量为2个时,被馈电的天线阵子的组合可以为天线阵子x和天线阵子y,也可为天线阵子y和天线阵子z,或者为天线阵子x和天线阵子z,这样,被馈电的天线阵子的组合不同,全向天线在垂直平面上也会产生不同的辐射角度。需要说明的是,图1和图3中所呈现的天线体和馈电电路的实现形式只是示例性的,而非限制性的。还需要说明的是,天线体中天线阵子、支撑介质以及接地板和馈电电路中选通电路以及功率平分电路的数量、形状、结构也都是示例性的,而非限制性的。在本实施例中,全向天线由天线体和馈电电路构成,其中,天线体包括接地板、在该接地板上方间隔设置的至少两个天线阵子及其馈电线,且接地板与其上方的第一个天线阵子以及相邻的天线阵子之间设置有支撑介质;馈电电路的至少两个选通电路与至少两个天线阵子分别相连。这样,控制馈电电路中至少两个选通电路的选通状态,可实现对不同的天线阵子或其组合进行馈电。当被馈电的天线阵子或其组合不同时,全向天线可在垂直平面上产生不同的辐射仰角,进而可满足全向天线垂直平面上的不同信号覆盖需求,从而增大全向天线在垂直平面上的覆盖范围。值得说明的是,在本申请实施例中,天线阵子、接地板以及支撑介质的实现结构、尺寸、形状、数量、材质等影响全向天线所能覆盖的信号的频率、带宽以及辐射效率,基于此,在设计全向天线时,可根据全向天线的应用场合,合理的调整天线阵子和接地板的实现结构、尺寸、形状以及支撑介质的高度,以求与应用场合和所依附的设备相适配。下面将围绕着天线阵子、接地板以及支撑介质的实现结构、尺寸、形状、数量以及材质等内容展开说明。在本申请一些可选实施例中,上述至少两个天线阵子以及接地板可分别平行设置,这样,不仅可缩小其组成的全向天线的体积,而且在给至少两个天线阵子同时馈电时,有助于实现水平平面上的全向均匀覆盖。在本申请一些可选实施例中,接地板可设置于fr4双层板上,确切地说接地板铺设于该fr4双层板的顶层以形成反射地。其中,fr4是一种耐燃材料等级的代号,代表树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格,fr4等级材料多是四功能(tera-function)的环氧树脂加上填充剂(filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。fr4等级材料制作形成的双层板简称为fr4双层板,可用于制作pcb板。可选地,该接地板可采用由金属材料铺设成的金属层,例如可以采用金属材料铜、铝等,但不限于此。进一步,可选地,金属层可以为铜箔、铝箔等金属箔。进一步,馈电电路s11可以设置在该fr4双层板的底层以缩小全向天线的体积。在本申请实施例中,并不限定天线阵子的实现结构,可根据全向天线的应用场合以及全向天线所依附的设备适应性设定。在本申请一些可选实施例中给出了一种天线阵子的实现结构。在这些可选实施方式中,每个天线阵子可包括:pcb板、设置于该pcb板顶层的顶层辐射贴片以及设置于该pcb板底层的底层辐射贴片。其中,pcb板作为绝缘基板,用于承载顶层辐射贴片和底层辐射贴片,顶层辐射贴片和底层辐射贴片用于向外辐射馈入天线阵子的射频信号。可选地,pcb板可选用成本较低的fr4双层板。进一步,图4和图5分别为本申请一可选实施例提供的天线阵子2的俯视图和仰视图的结构示意图。下面结合图4和图5对天线阵子的实现结构进行说明。如图4所示,天线阵子的顶层辐射贴片21铺设于pcb板22的顶层,其中,顶层辐射贴片21包括:环设于pcb板22中心的顶层环形子贴片21a,与顶层环形子贴片21a连接且关于pcb板22的中心呈中心对称设置的4个顶层l形子贴片21b,以及与4个顶层l形子贴片21b对应的4条寄生辐射线21c。其中,当馈电电路s11对该天线阵子馈电时,4个顶层l形子贴片21b关于pcb板22的中心对称设置可使该天线阵子在每个方向上的辐射强度相同。进一步,对4个顶层l形子贴片21b对应设置的4条寄生辐射线21c可增加全向天线能够辐射的信号频率的带宽。可选地,每个顶层l形子贴片的一条辐射线与其对应的寄生辐射线可平行设置,如图4中所示的顶层l形子贴片的辐射线r3与对应的寄生辐射线21c1平行设置。相应地,如图5所示,pcb板22的底层铺设底层辐射贴片23,与顶层辐射贴片21相配合,可进一步增强天线阵子的辐射效率。其中,底层辐射贴片23包括:环设于pcb板22的中心的底层环形子贴片23a,以及与与底层环形子贴片23a相连且关于pcb板22的中心对称设置的四个底层l形子贴片23b。进一步,将每个天线阵子中的4个顶层l形子贴片21b和4个底层l形子贴片23b关于该天线阵子的中心法线对称设置。这样,当该天线阵子被馈电时,在每个方向上所辐射的信号强度相等,能够更好地实现水平平面上的全向均匀覆盖。相应地,每个顶层l形子贴片和每个底层l形子贴片可采用相同的贴片结构,可进一步提供全向天线在水平平面上的全向均匀覆盖。如图4和图5所示,每个顶层l形子贴片和每个底层l形子贴片均包括:与顶层环形子贴片21a或底层环形子贴片23a相连的第一辐射线r1,与第一辐射线r1相连的第二辐射线r2,以及与第二辐射线r2相连且垂直第二辐射线r2设置的第三辐射线r3。进一步,为了能够达到应用场合所要求的频率,例如人们日常生活中所用的5ghz或2.4ghz的wifi频段,除了上述调整天线阵子的尺寸、形状或支撑介质的高度外,还可以适应性的调整顶层辐射贴片或底层辐射贴片的长度或宽度。可选地,在一些应用场景中,如图4或图5所示,可设置第一辐射线r1的宽度<第三辐射线r3的宽度<寄生辐射线21c1的宽度<第二辐射线r2的宽度;且第二辐射线r2的长度<第一辐射线r1的长度<第三辐射线r3的长度<寄生辐射线21c1的长度。进一步可选地,在pcb板的中心和接地板的中心开设圆孔,便于馈电电路s11给天线体中的至少两个天线阵子馈电,pcb板的圆孔10的实现形式如图4或图5所示。这样,如图4或图5所示,每个天线阵子中的顶层环形子贴片21b和底层环形子贴片23b可环设于pcb板的圆孔10。可选地,每个支撑介质4均采用中空的圆柱体结构,其仰视图如图6所示。这样,每个天线阵子的馈电线便可穿设于天线阵子下方的圆柱体结构中,确切的说,是穿设于支撑介质4的中空部分,并穿过接地板的圆孔与对应的选通电路k连接。可选地,在上述各实施例中,每个天线阵子的馈电线3的长度可相同,这样可以使对每个天线阵子所馈入的射频信号的相位相等,便于对全向天线在垂直平面上的仰角的调节和控制。进一步,每个天线阵子的馈电线可采用同轴线,但不限于此。同轴线包括内导体和外导体,其中内导体和外导体之间设置有绝缘介质层,且外导体外侧包裹有绝缘护套,这样,绝缘护套可起屏蔽作用,防止同轴线对馈入到全向天线的射频信号产生干扰。结合图4和图5所示天线阵子的结构,同轴线的内导体和外导体分别焊接在天线阵子的顶层环形子贴片和底层环形子贴片上。还需要说明的是,在本申请实施例中,馈电电路中的功率平分电路可以是功分器,也可以是可以实现功率平分功能的其他电路。至少两个选通电路可以是为开关电路,也可以为可以实现开关选通逻辑的其他电路,例如二极管选通电路等。在本申请中不限制功率平分电路和选通电路的实现形式,只要可实现本申请中功率平分功能的电路以及可实现本申请中馈电电路选通逻辑的电路均可用于本申请的馈电电路中。下面实施例对馈电电路的实现结构做示例性说明。对于馈电电路s11来说,在一可选实施例中,如图3所示,馈电电路s11还可包括一个多路开关k1,至少两个选通电路k均选用单刀双掷开关;其中,每个单刀双掷开关的两个不动端分别与功率平分电路u1的一个输出端p2或p3以及多路开关k1的一个不动端相连接,功率平分电路u1的输入端p1也与多路开关k1的一个不动端相连接。这样,当馈电电路s11通过多路开关k1选通单刀双掷开关中的一路而对相应的天线阵子单独进行馈电时,在不考虑天线阵子的固有功率损耗的情况下,可保证射频信号的功率100%的馈入到相应的天线阵子,进而提高全向天线的辐射效率。其中,馈电电路主要用于对天线阵子做选通,故其具体实现结构与天线阵子的数量相关。下面以至少两个天线阵子的数量为2个进行示例性说明。当至少一个天线阵子的数量为2个时,其构成的全向天线的立体结构示意图可如图1所示,相应的全向天线的正视图的结构示意图如图7所示。为了便于描述,将2个天线阵子分别定义为第一天线阵子2a和第二天线阵子2b,其中第一天线阵子2a是设置于接地板1上方的第一个天线阵子。相应地,馈电电路s11可采用图3所示的馈电电路,即多路开关k1可选用单刀三掷开关,功率平分电路u1可为二功分器。为便于描述,将与第一天线阵子2a和第二天线阵子2b连接的单刀双掷开关分别定义为第一单刀双掷开关k2和第二单刀双掷开关k3。第一单刀双掷开关k2的两个不动端rf4和rf5分别与单刀三掷开关k1的不动端rf1和二功分器的输出端p2连接;第二单刀双掷开关k3的两个不动端rf6和rf7分别与二功分器u1的输出端p3和单刀三掷开关k1的不动端rf3连接;二功分器u1的输入端p1也与单刀三掷开关k1的不动端rf2相连接。进一步,为了便于描述,将与第一天线阵子2a和第二阵子2b相连的同轴线分别定义为第一同轴线3a和第二同轴线3b,将设置于接地板1和第一天线阵子2a之间的支撑介质定义为第一支撑介质4a,将设置于第一天线阵子2a和第二天线阵子2b之间的支撑介质定义为第二支撑介质4b。可选地,馈电电路s11中的第一单刀双掷开关k2的动端所对应的馈电口a1与第一天线阵子2a的第一同轴线3a连接,第二单刀双掷开关k3的动端所对应的馈电口a2与第一天线阵子2b的第一同轴线3b连接。这样,当选通单刀三掷开关k1的第一子开关rf1和第一单刀双掷开关k2的第一子开关rf4时,注入单刀三掷开关k1的动端rfc的射频信号的功率可全部馈入第一天线阵子2a;但是,如果通过选通单刀三掷开关k1的第二子开关rf2和第一单刀双掷开关k2的第二子开关rf5来给第一天线阵子2a馈电,则注入单刀三掷开关k1的动端rfc的射频信号的功率只有一半通过二功分器u1的输出端p2馈入到第一天线阵子2a,另一半则会被二功分器u1的另一输出端p3所连接的阻抗所吸收,这样会降低全向天线的辐射效率。进一步,为了便于理解天线阵子尺寸、形状或支撑介质的高度以及天线阵子的顶层辐射贴片或底层辐射贴片的长度或宽度等相关参数,与应用场合所要求的频率之间的影响关系,下面以全向天线覆盖人们日常生活中所用的5ghz的wifi频段为例,并针对包含两个天线阵子的全向天线,对这些相关参数进行示例性说明。可选地,第一天线阵子2a和第二天线阵子2b的长*宽可为32mm*32mm,每个天线阵子的pcb板22可采用成本较低的1mm厚度fr4材料,圆孔10直径为4mm,其中天线阵子的顶层辐射贴片21和底层辐射贴片23均可为厚度1oz的覆铜,顶层辐射贴片21的顶层环形子贴片21a和底层辐射贴片的底层环形子贴片23a的直径可为6mm。顶层l形子贴片21b或底层l形子贴片的第一辐射线宽度为0.6mm,长度为5.9mm,第二辐射线宽度为2.4mm,长度为4.1mm,第三辐射线宽度为1.2mm,长度为9.6mm。寄生辐射线21c宽度为2mm长度为10mm,距离第三辐射线的距离为2mm。进一步,接地板1可选用半径为50mm的fr4双层板,接地板圆孔直径为4mm,第一支撑介质4a和第二支撑介质4b均采用中空圆柱体外径为12mm,中空部分直径为7mm,第一支撑介质4a高度为21mm,第二支撑介质4b高度为10mm,整个智能全向天线的高度为33mm。在此说明,上述数值是发明人经过创造性劳动提出的较优数值,但并不限于这些数值。在上述各数值的基础上,经过微调得到的数值范围,若可以满足应用需求,则也在本申请实施例保护范围之内。例如,对第一天线阵子2a和第二天线阵子2b的长*宽来说,经微调后的数值范围(30mm-34mm)*(30mm-34mm)也在本申请保护范围之内,相应地,当第一天线阵子2a和第二天线阵子2b的长*宽调整后,可根据全向天线需要覆盖的频段要求,适应性调整支撑介质的高度、天线阵子的顶层辐射贴片或底层辐射贴片的长度或宽度等,例如调整后第一支撑介质的高度数值范围为10mm-14mm等,也可能适配出其他数值范围。需要说明的是,这些数值范围只是示例性的,而非限制性的,只要采用上述全向天线的结构,只是对各部件的尺寸进行调整,则也在本申请实施例保护范围之内。下面对上述相关参数的全向天线中的不同数量或组合的天线阵子分别馈电时,在垂直平面上产生的辐射仰角的情况进行示例性说明。当至少两个天线阵子的数量为2个时,采用上述图3所示的馈电电路s11为天线体s10进行馈电为例进行仿真验证,则有:当选通单刀三掷开关k1的第一子开关rf1和第一单刀双掷开关k2的第一子开关rf4时,馈电电路s11给第一天线阵子2a馈电,可在垂直平面上产生第一辐射仰角。在频率为5.5ghz时,该全向天线在垂直平面上的垂直平面的辐射图如图8所示,theta表示角度θ,标记(name)m1-m4分别表示辐射仰角(辐射仰角=90°-θ)为60°、30°、0°和10°,相应地,各仰角下的辐射信号的强度(magnitude,mag)依次为5.8310dbi、0.2119dbi、-5.9949dbi和-5.2751dbi。由于辐射仰角为60°(θ=30°)时,辐射信号强度大于3dbi,因此,从图8可得,该第一辐射仰角为60°。当选通单刀三掷开关k1的第二子开关rf2、第一单刀双掷开关k2的第二子开关rf5以及第二单刀双掷开关k3的第一子开关rf6时,馈电电路s11给第一天线阵子2a和第二天线阵子2b同时进行馈电,可在垂直平面上产生第二辐射仰角。若第一天线阵子2a和第二天线阵子2b的馈电线的长度相等,则在频率为5.5ghz时,该全向天线在垂直平面上的垂直平面的辐射图如图9所示,其中对于标记m1-m4、theta以及mag的解释可参见图8中的相关描述,在此不再赘述。由于,辐射仰角为30°(θ=60°)时,辐射信号的强度大于3dbi,因此,从图9可得,当第一天线阵子2a和第二天线阵子2b的馈电线的长度相等,该第二辐射仰角为30°。可选地,若第一天线阵子2a和第二天线阵子2b的馈电线的长度不相等,则在垂直平面上产生的第二辐射仰角为除30°以外的其他角度。当选通单刀三掷开关k1的第三子开关rf3和第二单刀双掷开关k3的第二子开关rf7时,馈电电路s11给第二天线阵子2b馈电,可在垂直平面上产生第三辐射仰角。在频率为5.5ghz时,该全向天线在垂直平面上的垂直平面的辐射图如图10所示,其中对于标记m1-m4、theta以及mag的解释可参见图8中的相关描述,在此不再赘述。由于,辐射仰角为0°(θ=90°)时,辐射信号的强度大于3dbi,因此,从图10可得,该第三辐射仰角为0°。为了更清楚的描述上述馈电线3与对应的选通电路k的连接方式,以至少两个天线阵子的数量为2个进行示例性说明。图7为天线阵子的数量为2个时的全向天线的正视图的结构示意图。如图7所示,接地板1、第一天线阵子2a和第二天线阵子2b的中心均开设有圆孔,第一支撑介质4a和第二支撑介质4b为图5所示的中空的圆柱体。其中,第一同轴线3a的一端依次穿过接地板1的圆孔和第一支撑介质4a的中空部分到达第一天线阵子2a的圆孔处,将第一同轴线3a的内导体焊接至第一天线阵子2a的顶层环形子贴片21a上,第一同轴线3a的外导体焊接至第一天线阵子的底层环形子贴片23a上;第一同轴线3a的另一端与对应的选通电路连接,例如与如图2所示的馈电电路s11中的选通电路k2对应的馈电口a1相连接。对于第二同轴线3b,依次穿过接地板1的圆孔、第一支撑介质4a的中空部分、第一天线阵子2a的圆孔、第二支撑介质4b的中空部分,到达第二天线阵子2b的圆孔处,将将第二同轴线3b的内导体焊接至第二天线阵子2b的顶层环形子贴片21a上,第二同轴线3b的外导体焊接至第二天线阵子2b的底层环形子贴片23a上;第二同轴线的另一端与对应的选通电路连接,例如与如图2所示的馈电电路s11中的选通电路k3对应的馈电口a2相连接。在天线
技术领域
,一般采用天线的端口驻波比、辐射效率以及各辐射状态的最大增益来衡量天线的性能。其中,驻波比用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果驻波比的值等于1,则是最理想的情况,表示发射传输给天线的电波没有任何反射,全部辐射出去;如果驻波比值大于1,则表示有一部分电波被反射回来,最终变成热量,使得馈电线升温。一般驻波比小于2时,在理想情况下则有大于88.89%的电波可以被辐射出去。基于此,一般要求天线的驻波比小于2。辐射效率是指天线辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和输入到天线的有功功率之比,辐射效率越大,则代表天线的能耗越小,性能越好。各辐射状态的最大增益是指各方向中辐射强度最大的方向上的最大辐射强度和馈入相同功率的理想全向天线均匀辐射到整个球面空间的辐射强度的比值,最大增益越大,则天线在该方向的辐射的能量越集中,天线的在该方向上的无线信号传播距离越远,其性能越好。基于上述全向天线包含两个天线阵子,覆盖人们日常生活中所用的5ghz的wifi频段的示例进行仿真验证,得到如图11所示的第一天线阵子2a和第二天线阵子2b的端口驻波比随频率的分布图。从图11可得,第一天线阵子2a在频率4.81ghz和6.13ghz处的端口驻波比为2,第二天线阵子2b在频率4.76ghz和6.20ghz处的端口驻波比为2,因此,第一天线阵子和第二天线阵子在5ghz-6ghz的频段内,均可实现优于2(数值小于2)的驻波比,端口驻波比良好。另一方面,对上述全向天线的辐射效率进行验证,得到各频率下全向天线的辐射效率,如下表1所示:表1频率(ghz)辐射效率5.086%5.180%5.281%5.383%5.485%5.590%5.687%5.787%5.888%5.988%6.087%进一步,对上述全向天线的各辐射状态的最大增益进行仿真,得到该天线在各个辐射状态的最大增益能够优于3dbi。综上可得,当天线阵子的数量为2个时,对天线阵子的尺寸、形状及其顶层辐射性和底层辐射线的布局、尺寸等进行对应的设计,并适应性调整接地板的形状、尺寸以及支撑介质的高度,实现了5ghz-6ghz的水平平面上的全向覆盖,并可在垂直平面上实现0°、30°、60°的辐射仰角的切换,进而增大其在垂直方向上的覆盖范围。值得说明的是,采用本申请实施例提供的全向天线还可以构成多输入多输出(multiple-inputmultiple-output,mimo)天线系统。该mimo天线系统包括n个本申请所提供的全向天线,这些全向天线可共用同一个接地板,且每个全向天线独立工作,n是大于或等于2的自然数。mimo天线系统中所需全向天线的个数可根据应用场景所需要的射频流数来确定。例如,假设mimo天线系统应用于需要4条信号流的无线访问接入点(accesspoint,ap)设备中,则该mimo天线系统的结构示意图可如图12所示,包括:4个全向天线,且4个全向天线共用接地板。这样,该mimo天线系统即可实现4路射频信号的输入和4路射频信号的输出。除上述设备结构实施例之外,本申请还提供了一些方法实施例,这些方法实施例主要描述了控制全向天线进行辐射角度切换的过程。下面将结合附图对这些方法实施例进行详细说明。图13为本申请一实施例提供的一种辐射角度切换方法的流程示意图,适用于上述全向天线。如图13所示,该方法包括:1301、确定垂直平面上的信号覆盖需求。1302、根据天线阵子组合与辐射仰角之间的映射关系,确定满足信号覆盖需求的目标天线阵子组合。1303、控制馈电电路中与目标天线阵子组合中的天线阵子连接的选通电路导通,以控制目标天线阵子组合在垂直平面上产生相应的辐射仰角。在本实施例中,全向天线包括馈电电路和天线体。关于全向天线的详细结构可参见前述实施例的描述,在此不再赘述。在本实施例中,在设计全向天线的过程中,可以确定天线阵子组合与辐射仰角之间的映射关系。不同辐射仰角对应垂直平面上不同的信号覆盖需求。基于此,在某个通信过程,可以确定垂直平面上的信号覆盖需求;然后根据天线阵子组合与辐射仰角之间的映射关系,确定满足该信号覆盖需求的天线阵子组合。为便于描述,将满足该信号覆盖需求的天线阵子组合记为目标天线阵子组合。其中,所确定的目标天线阵子可以是一个天线阵子,也可以是至少两个天线阵子的组合。之后,控制馈电电路中与目标天线组合中的各天线阵子连接的选通电路导通,进而使得目标天线阵子组合在垂直平面上产生相应的辐射仰角。该方式可根据实际应用需求来选择全向天线在垂直平面上辐射仰角,实现辐射仰角的自由切换,进而增大全向天线在垂直平面上的覆盖范围。需要说明的是,根据应用场景确定垂直平面上的信号覆盖需求,可以通过上位机程序或相应的软件来设置应用场景的需求。这些上位机程序或相应的软件在本领域中是众所周知的,在此不做赘述。为了更清楚的说明步骤1303的实施过程,现结合上述至少两个天线阵子的数量为2个时的情况,进行示例性说明。当至少两个天线阵子的数量为2个时,馈电电路中的至少两个选通电路可设置为2个单刀双掷开关,功率平方电路可为二功分器。可选地,馈电电路可包含一个多路开关,该多路开关可为单刀三掷开关。基于此,并结合图1所示的馈电电路和图3所示的全向天线的结构示意图,步骤1303的可选实施方式为:实施方式1:当选通单刀三掷开关k1的第一子开关rf1和第一单刀双掷开关k2的第一子开关rf4时,馈电电路s11给第一天线阵子2a馈电,可在垂直平面上产生第一辐射仰角。实施方式2:当选通单刀三掷开关k1的第二子开关rf2、第一单刀双掷开关k2的第二子开关rf5以及第二单刀双掷开关k3的第一子开关rf6时,馈电电路s11给第一天线阵子2a和第二天线阵子2b同时进行馈电,可在垂直平面上产生第二辐射仰角。实施方式3:当选通单刀三掷开关k1的第三子开关rf3和第二单刀双掷开关k3的第二子开关rf7时,馈电电路s11给第二天线阵子2b馈电,可在垂直平面上产生第三辐射仰角。需要说明的是,对于实施方式2中,第一天线阵子2a和第二天线阵子2b的馈电线的长度决定馈入两个天线阵子的信号的相位是否相同,进而影响全向天线在垂直平面上所产生的第二辐射仰角的大小。基于此,可以通过调节馈电线的长度来调节第二辐射仰角的大小。需要说明的是,上述实施例所提供方法的各步骤的执行主体均可以是同一设备,或者,该方法也由不同设备作为执行主体。比如,步骤1301至步骤1303的执行主体可以为设备a;又比如,步骤1301和1302的执行主体可以为设备a,步骤1303的执行主体可以为设备b;等等。另外,在上述实施例及附图中的描述的一些流程中,包含了按照特定顺序出现的多个操作,但是应该清楚了解,这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行,操作的序号如1301、1302等,仅仅是用于区分开各个不同的操作,序号本身不代表任何的执行顺序。另外,这些流程可以包括更多或更少的操作,并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是,本文中的“第一”、“第二”等描述,是用于区分不同的消息、设备、模块等,不代表先后顺序,也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia),如调制的数据信号和载波。还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。当前第1页12
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